分析AIS與現(xiàn)代航海技術(shù)的關(guān)系及對未來航海的影響

郭海朋

摘要：首先介紹了人工智能的技術(shù)和功能特點，特別是人工智能的結(jié)構(gòu)、人工智能的核心技術(shù)以及人工智能的實際功能。第三，分析了現(xiàn)代導(dǎo)航技術(shù)與人工智能的實際關(guān)系。最后，討論了AIS對未來航行的實際影響，包括AIS對船舶防撞的影響以及AIS通信網(wǎng)絡(luò)對船舶信息建設(shè)的影響。

關(guān)鍵詞：人工智能;現(xiàn)代導(dǎo)航技術(shù);未來航行;影響

1.認(rèn)可機(jī)構(gòu)的技術(shù)和功能特征

1.1結(jié)構(gòu)

AIS系統(tǒng)由船舶設(shè)備接口、VHF通信模板、主控單元和GPS板組成。整個系統(tǒng)的核心控制是主控制單元，即嵌入式微處理器系統(tǒng)。為了為船舶提供準(zhǔn)確的時間和動態(tài)信息，可以積極使用GPS模板。對于海上VHF通信信道，有必要加強(qiáng)VHF通信器的工作，以便于完成AIS設(shè)備之間的數(shù)字信息交換方法。要實現(xiàn)各種船用設(shè)備與AIS設(shè)備之間的平滑連接，必須依靠船用設(shè)備的統(tǒng)一接口。

1.2 AIS核心技術(shù)

為了解決多船之間通信信道的競爭，AIS自組織分時多址技術(shù)（Sotama）可以科學(xué)合理地適應(yīng)不同的信息信道，在空閑時間獨立傳輸各種信息，減少對其他船舶信息的干擾，最終實現(xiàn)船舶之間的獨立動態(tài)信息交換，無需人工干預(yù)。

Sotama協(xié)議將大多數(shù)VHF劃分為固定的時間間隔。一個框架代表一分鐘，2250個間隙構(gòu)成一個框架。每個時間窗口的間隔為26.9ms，便于傳輸256b信息。一般來說，時間窗口可以占據(jù)一定位置。AIS設(shè)備可以遵循Sotama協(xié)議，在空閑時間傳輸船舶信息，并根據(jù)通信鏈路的具體工作狀態(tài)及時調(diào)整時間窗口。Sotama的實際原理如圖1所示。

1.3認(rèn)可機(jī)構(gòu)的實際職能

從某種角度來看，AIS的任務(wù)是遵守Sotama通信規(guī)則，積極使用VHF通信方式，及時交換船舶、船舶海岸的靜態(tài)和動態(tài)信息，以及與特定海域安全相關(guān)的導(dǎo)航和氣象信息;以便相鄰的船舶和陸地站能夠在盡可能短的時間內(nèi)收集這些信息，并盡快采取必要的安全措施。

2.現(xiàn)代導(dǎo)航技術(shù)與AIS的實際關(guān)系

2.1ais和衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)

現(xiàn)代船舶導(dǎo)航與衛(wèi)星定位系統(tǒng)有著千絲萬縷的聯(lián)系，衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以為船舶導(dǎo)航提供隨時、連續(xù)、全天的精確定位。AIS依靠衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)，可以繼續(xù)發(fā)揮衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)的實際作用。

所有AIS設(shè)備的實際基礎(chǔ)是GPS中使用的UTC時間。為了合理共享時隙，必須掌握sotdma技術(shù)。其時間間隔約為27毫秒。為了在一段時間內(nèi)準(zhǔn)確地保持一致性，我們應(yīng)該努力掌握AIS設(shè)備技術(shù)，以促進(jìn)其穩(wěn)定運行。

GPS中的UTC時間可以精確地反映到10-6，這充分反映了AIS的準(zhǔn)確時間。為了從UTC獲取數(shù)據(jù)源，AIS有一個內(nèi)置GPS接收器。

短消息、靜態(tài)信息、身份信息和動態(tài)信息構(gòu)成AIS交換信息。AIS交換最重要的動態(tài)信息是GPS提供的航向、速度和位置信息。GPS提供各種動態(tài)信息。更新頻率為1倍秒，更新信息所需的最短時間為2秒。為了準(zhǔn)確保持整艘船的實際動態(tài)，有必要參考外部GPS的實際動態(tài)，積極利用各種先進(jìn)技術(shù)傳播各種動態(tài)。利用這些信息可以方便地控制船舶的運行，并積極為其他船舶創(chuàng)建參考依據(jù)。

2.2人工智能和電子海圖信息系統(tǒng)

如果船舶AIS希望在此時發(fā)揮其導(dǎo)航作用，它可以使用ECDIS技術(shù)。ECDIS自2018年7月1日起一直是強(qiáng)制性的。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的普及，它不再是一個更正和發(fā)布的問題，但許多功能并沒有真正發(fā)揮作用。為了提高船舶的實際安全性能，可以快速、準(zhǔn)確地獲取各種數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮ECDIS的正確操作功能，引起人們的關(guān)注。

ECDIS技術(shù)的實際應(yīng)用不僅包括船舶導(dǎo)航，還需要連接GPS以獲取船舶的特定導(dǎo)航信息，從而準(zhǔn)確標(biāo)記電子地圖。在這個階段，很難準(zhǔn)確獲取其他船舶的實際航行信息，也很難發(fā)揮船舶實際碰撞的作用。后來，隨著AIS的實際應(yīng)用和發(fā)展，需要充分發(fā)揮ECDIS船舶避碰的實際作用，這超過了其在航行中的性能優(yōu)勢。

電子海圖顯示系統(tǒng)（ECDIS）是AIS最理想、最實用的應(yīng)用平臺，它能夠以數(shù)字和地形的方式繪制AIS的實際信息交換內(nèi)容。具體包括呼號、船名、具體位置、運動矢量等。

AIS還可以與電子海圖信息系統(tǒng)（ECDIS）結(jié)合應(yīng)用于虛擬助航系統(tǒng)，在電子海圖信息系統(tǒng)（ECDIS）上準(zhǔn)確顯示各類助航設(shè)備，方便船舶更好地使用助航設(shè)備，減少事故。

3.人工智能對未來導(dǎo)航的實際影響

3.1對防止船舶碰撞的影響

獲取船舶信息的手段包括AIS和雷達(dá)。雷達(dá)系統(tǒng)和技術(shù)能夠為周圍船舶提供準(zhǔn)確的信息，應(yīng)用效果顯著。然而，ARPA技術(shù)用于處理各種信息，以計算目標(biāo)船的實際位置、航速、TcpA和CPA。在這個階段，當(dāng)船舶的航行密度較高時，ARPA很難滿足船舶的實際碰撞要求。當(dāng)船舶旋轉(zhuǎn)時，ARPA不能及時反映船舶的實際運行動態(tài)，并快速修正目標(biāo)船舶的具體動態(tài)信息。跟蹤錯誤會影響操作員的特定避碰決策。

作為AIS，它能夠真實、準(zhǔn)確、獨立地反映船舶之間交換的各種數(shù)字信息，信息內(nèi)容非常豐富。為了及時接收各種信息，可以將各種傳感器設(shè)備連接到船舶上。除上述信息外，獲取更多有關(guān)目標(biāo)船的信息還應(yīng)包括實際GPS位置、船寬、船長、轉(zhuǎn)速、船首方向等方面。充分利用這些數(shù)據(jù)可以方便地了解當(dāng)前船舶的實際動態(tài)，并計算船舶的實際動態(tài)。

3.2 AIS通信網(wǎng)絡(luò)影響航運信息化建設(shè)

隨著中國交通運輸業(yè)的不斷進(jìn)步，公司的信息功能也在不斷完善。我們需要加強(qiáng)對船舶動態(tài)的有效監(jiān)測。然而，在這一階段，船舶的動態(tài)信息以信息的形式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)控中心處于被動運行狀態(tài)，難以保證信息的準(zhǔn)確性和真實性。然而，隨著AIS在船舶上的快速部署，各種AIS陸地站相繼建成。AIS網(wǎng)絡(luò)可以改善現(xiàn)有的信息渠道，實現(xiàn)各種船舶導(dǎo)航信息的共享和共享。AIS設(shè)備有助于各種信息功能的傳播。它可以充分利用互聯(lián)網(wǎng)將控制中心的控制命令從AIS平臺傳輸?shù)酱吧?，加快船舶的旅行速度，方便AIS平臺的監(jiān)控。

隨著AIS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，它可以與Internet網(wǎng)絡(luò)充分結(jié)合，為不同的航運領(lǐng)域提供多種手段獲取船舶信息，實現(xiàn)船舶監(jiān)控，促進(jìn)遠(yuǎn)程船舶的發(fā)展。

4.總結(jié)

目前，AIs等新技術(shù)在中國的通信和導(dǎo)航設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。它實現(xiàn)了信息應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)通信和衛(wèi)星定位的片面結(jié)合，實現(xiàn)了資源互補的目的。AIS船-陸網(wǎng)絡(luò)可以促進(jìn)其船舶導(dǎo)航、船舶避碰、船-陸通信、船公司對其船舶的動態(tài)監(jiān)控等。在不久的將來，有必要建立一個涵蓋海、陸、空一體化的AIS網(wǎng)絡(luò)。

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